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'HBM4'통합검색 결과 입니다. (44건)

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SK하이닉스, TSMC와 6세대 HBM 개발...내후년 양산

SK하이닉스가 차세대 HBM 생산과 어드밴스드 패키징 기술 역량을 강화하기 위해 대만 파운드리 업체 TSMC와 긴밀히 협력하기로 했다고 19일 밝혔다. 양사는 최근 대만 타이페이에서 기술 협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다 이를 통해 SK하이닉스는 TSMC와 협업해 2026년 양산 예정인 HBM4(6세대 HBM)를 개발한다는 계획이다. SK하이닉스는 "AI 메모리 글로벌 리더인 당사는 파운드리 1위 기업 TSMC와 힘을 합쳐 또 한 번의 HBM 기술 혁신을 이끌어 내겠다"며 "고객-파운드리-메모리로 이어지는 3자 간 기술 협업을 바탕으로 메모리 성능의 한계를 돌파할 것"이라고 강조했다. 양사는 우선 HBM 패키지 내 최하단에 탑재되는 베이스 다이(Base Die)의 성능 개선에 나선다. HBM은 베이스 다이 위에 D램 단품 칩인 코어 다이(Core Die)를 쌓아 올린 뒤 이를 TSV(Through Silicon Via, 실리콘관통전극) 기술로 수직 연결해 만들어진다. 베이스 다이는 그래픽처리장치(GPU)와 연결돼 HBM을 컨트롤하는 역할을 수행한다. SK하이닉스는 5세대인 HBM3E까지는 자체 공정으로 베이스 다이를 만들었으나, HBM4부터는 로직(Logic) 선단 공정을 활용할 계획이다. 이 다이를 생산하는 데 초미세 공정을 적용하면 다양한 기능을 추가할 수 있기 때문이다. 회사는 이를 통해 성능과 전력 효율 등 고객들의 폭넓은 요구에 부합하는 맞춤형 HBM을 생산한다는 계획이다. 이와 함께, 양사는 SK하이닉스의 HBM과 TSMC의 CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)기술 결합을 최적화하기 위해 협력하고, HBM 관련 고객 요청에 공동 대응하기로 했다. CoWoS는 TSMC가 특허권을 갖고 있는 고유의 공정으로, 인터포저(Interposer)라는 특수 기판 위에 로직 칩인 GPU/xPU와 HBM을 올려 연결하는 패키징 방식이다. 수평(2D) 기판 위에서 로직 칩과 수직 적층(3D)된 HBM이 하나로 결합하는 형태라 2.5D 패키징으로도 불린다. 김주선 SK하이닉스 AI인프라 담당 사장은 "TSMC와의 협업을 통해 최고 성능의 HBM4를 개발하는 것은 물론, 글로벌 고객들과의 개방형 협업에도 속도를 낼 것"이라며 "앞으로 당사는 고객 맞춤형 메모리 플랫폼 경쟁력을 높여 '토털(Total) AI 메모리 프로바이더'의 위상을 확고히 하겠다"고 말했다. 케빈 장 TSMC 수석부사장담당, 공동 부최고운영책임자(Deputy Co-COO)은 "TSMC와 SK하이닉스는 수년간 견고한 파트너십을 유지하며 최선단 로직 칩과 HBM을 결합한 세계 최고의 AI 솔루션을 시장에 공급해 왔다"며 "HBM4에서도 양사는 긴밀하게 협력해 고객의 AI 기반 혁신에 키(Key)가 될 최고의 통합 제품을 제공할 것"이라고 말했다.

2024.04.19 10:25이나리

경계현 삼성전자 사장 "AI 반도체 '마하2'도 빠르게 개발할 것"

경계현 삼성전자 DS부문(반도체) 대표이사 사장이 AI 반도체 '마하1(Mach-1)'에 이어 '마하2(Mach-2)' 개발에도 빠르게 착수한다는 계획을 밝혔다. 경 사장은 5일 SNS(사회관계망서비스) 인스타그램에서 "추론(Inference) 전용인 마하1에 대한 고객들의 관심이 증가하고 있다"라며 "일부 고객들은 1테라(T) 파라미터(parameter) 이상의 큰 어플리케이션에 마하를 쓰고 싶어한다. 생각보다 더 빠르게 마하2의 개발이 필요한 이유가 생긴 것이다. 준비를 해야겠다"고 전했다. 삼성전자 시스템LSI 사업부가 개발하고 있는 마하1는 AI를 추론하기 위해 특화된 범용인공지능(AGI) 반도체다. 메모리와 그래픽처리장치(GPU)와의 병목 현상을 해소할 수 있는 구조로 만들어져, 고대역폭메모리(HBM) 대신에 저전력(Low Power) D램을 써도 LLM(Large Language Models, 거대언어모델) 추론이 가능하도록 개발 중이다. 경 사장은 지난 20일 삼성전자 정기주주총회에서 AI 반도체 '마하1'을 처음으로 언급한 바 있다. 당시 경 사장은 "마하1은 여러 가지 알고리즘을 써서 메모리와 GPU 사이에 데이터 병목현상을 8분의 1 정도로 줄이고 전력 효율을 8배 높이는 것을 목표로 현재 개발 중"이라며 "올해 연말 정도면 마하1 칩을 만들어서 내년 초에 저희 칩으로 구성된 시스템(AI 가속기)을 보실 수 있을 것"이라고 말했다. 업계에 따르면 삼성전자는 마하1을 연말 네이버에 추론용 서버용으로 공급할 예정이다. 납품 규모는 15만~20만개, 개당 500만원 수준으로 논의 중이다. 삼성전자의 마하1은 엔비디아 제품의 10분의 1 수준으로 가격 경쟁력을 확보한 것으로 알려진다. 엔비디아 AI 반도체 'H100이' 개당 최대 4만달러(약 5360만원)에 거래되고, 신규 칩 'B100'은 최소 5만달러(6천600만원) 이상의 높은 가격으로 판매된다. 경 사장은 26일(현지시간) 미국 캘리포니아주 마운티뷰에서 열린 '멤콘(MEMCON) 2024' 컨퍼런스를 비롯해 약 4일 동안 미국의 5개 도시를 돌면서 맞춤형 HBM과 2나노 공정 파운드리 고객사 확보를 위해 비즈니스 활동을 벌였다. 경 사장은 "AI 애플리케이션에서 고용랑 HBM은 경쟁력이다"라며 "HBM3와 HBM3E 12단을 고객들이 더 찾는 이유다. (삼성전자)는 HBM 전담팀을 꾸미고, 팀은 정성을 다해 품질과 생산성을 높히고 있다. 이들의 노력으로 HBM의 리더십이 우리에게로 오고 있다"고 강조했다. 이어서 그는 "HBM4에서 메모리 대역폭(Bandwith)이 2배로 되지만 여전히 메모리와 컴퓨트 사이의 트래픽은 바틀넥(Bottle Neck)이다"라며 "많은 고객들이 이 문제를 풀기 위해 각자만의 방식으로 맞춤형(Custom) HBM4를 개발하고 싶어한다. 그리고, 고객들은 우리와 함께 그 일을 할 것이다"고 말했다. HBM은 여러 개 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 대폭 끌어올린 고성능 제품이다. HBM은 1세대(HBM)·2세대(HBM2)·3세대(HBM2E)에 이어 4세대(HBM3) 제품이 공급되고 있으며, 올해 상반부터 5세대(HBM3E) 양산이 공급된다. 삼성전자는 이달 초 미국 캘리포니아 실리콘밸리에서 열린 엔비디아 개발자 콘퍼런스 'GTC 2024'에서 12단 HBM3E 실물을 처음으로 공개한 바 있다. 현재 삼성전자는 2025년 공급을 목표로 HBM4를 개발 중이다. 경 사장은 파운드리 2나노 공정에 대해서 "로직 파워를 줄이고 성능을 높여야 다양한 응용에서 AI의 지능을 키울 수 있다"라며 "고객들이 게이트올어라운드(GAA) 2나노를 원하는 이유다"라며 "이런 이유로 많은 고객들이 파운드리 2나노 공정을 위한 테스트 칩을 흘리고 있거나 흘리기로 했다"로 말했다. 이어서 그는 "성공적인 기술 개발을 통해 이들이 2나노 제품개발로 이어지도록 할 것이다"고 전했다. 삼성전자는 내년부터 2나노 공정으로 반도체를 양산을 앞두고 있다. 경 사장은 테슬라 본사도 방문한 것으로 보인다. 경 사장은 "테슬라에서는 고맙게도 사이버트럭을 시승할 수 있는 기회를 줬는데 생각보다 안락했고, 가속력이 대단했다"라며 "10개의 카메라로 주변을 인식하는 능력이 훌륭해 보였고, 짧은 회전 반경과 큰 와이퍼가 인상적이었다"고 평가했다.

2024.03.29 11:43이나리

삼성·SK, HBM4용 본딩 기술 '저울질'…'제덱' 협의가 관건

오는 2026년 상용화를 앞둔 6세대 고대역폭메모리(HBM4)를 두고 업계의 고심이 깊어지고 있다. HBM4 제조의 핵심인 패키징 공정에 기존 본딩(접합) 기술을 이어갈지, 새로운 하이브리드 본딩 기술을 적용해야 할지 명확한 결론이 나지 않아서다. 메모리 업계는 비용 문제 상 기존 본딩 방식을 고수하자는 기류다. 그러나 그간 고객사가 요구해 온 HBM4의 두께 조건을 충족하기 위해서는, 패키징 축소에 유리한 하이브리드 본딩 도입이 필요하다는 의견이 다수였다. 하지만 메모리 업계가 기존 본딩 방식을 고수할 수 있는 가능성도 충분한 상황이다. 현재 HBM4의 규격을 정하는 표준화기구 '제덱(JEDEC)'에서 HBM4의 패키징 두께 요건을 완화하는 합의가 진행되고 있는 것으로 알려졌다. 21일 업계에 따르면 삼성전자, SK하이닉스를 비롯한 주요 반도체 기업들은 HBM4의 두께를 이전 세대와 비슷한 720㎛(마이크로미터), 혹은 이보다 두꺼운 775마이크로미터로 정하는 방안을 논의 중이다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 TSV(실리콘관통전극)으로 연결한 메모리다. 기존 D램 대비 데이터 처리 성능이 월등히 높아 AI 산업의 핵심 요소로 자리잡고 있다. 현재 HBM은 4세대인 HBM3까지 상용화에 이른 상태다. 올해에는 5세대인 HBM3E가, 오는 2026년에는 6세대인 HBM4가 본격 양산될 예정이다. 특히 HBM4는 정보를 주고받는 통로인 입출력단자(I/O)를 이전 세대 대비 2배 많은 2024개로 집적해, 메모리 업계에 또다른 변혁을 불리 일으킬 것으로 기대된다. 적층되는 D램 수도 최대 16개로 이전 세대(12개)보다 4개 많다. ■ HBM4 성능 뛰어나지만…패키징 한계 다다라 문제는 HBM 제조의 핵심인 패키징 기술의 변화다. 기존 HBM은 각 D램에 TSV 통로를 만들고, 작은 돌기 형태의 마이크로 범프를 통해 전기적으로 연결해주는 구조로 만들어진다. 세부적인 공법은 각 사마다 다르다. 삼성전자는 D램 사이사이에 NCF(비전도성 접착 필름)을 집어넣고 열압착을 가하는 TC 본딩을 활용한다. SK하이닉스는 HBM 전체에 열을 가해 납땜을 진행하고, 칩 사이에 액체 형태의 보호재를 넣어 공백을 채우는 MR-MUF(매스 리플로우-몰디드 언더필) 기술을 채택하고 있다. 다만 HBM4에서는 기존 마이크로 범프를 통한 본딩 적용이 어렵다는 평가가 지배적이었다. D램을 16단으로 더 많이 쌓으면서 발생하는 워피지(휨 현상), 발열 등의 요소들도 있지만, 기존 12단 적층과 같은 720마이크로미터 수준의 높이를 맞춰야 하는 것이 가장 큰 난관으로 꼽힌다. D램을 더 많이 쌓으면서도 높이를 일정하게 유지하려면 각 D램 사이에 위치한 수십㎛ 크기의 마이크로 범프를 제거하는 것이 효과적이다. 각 D램의 표면을 갈아 얇게 만드는 기술(씨닝)도 방법 중 하나지만, 신뢰성을 담보하기가 어렵다. 때문에 업계는 하이브리드 본딩을 대안으로 주목해 왔다. 하이브리드 본딩은 칩과 웨이퍼의 구리 배선을 직접 붙이는 기술로, 범프를 쓰지 않아 패키지 두께를 줄이는 데 유리하다. 삼성전자, SK하이닉스 역시 이 같은 관점에서 공식행사 등을 통해 하이브리드 본딩 기술의 HBM4 적용 계획에 대해 언급한 바 있다. ■ HBM4 본딩 '투트랙' 전략의 배경…기술·비용적 난관 다만 삼성전자, SK하이닉스가 HBM4에 하이브리드 본딩 기술을 100% 적용하려는 것은 아니다. 양사 모두 기존 본딩, 하이브리드 본딩 기술을 동시에 고도화하는 투트랙 전략을 구사 중이다. 이유는 복합적이다. HBM4용 하이브리드 본딩 기술이 아직 고도화되지 않았다는 주장과, 기존 본딩 대비 생산단가가 지나치게 높다는 의견 등이 업계에서 제기되고 있다. 반도체 장비업계 관계자는 "하이브리드 본딩과 관련한 장비, 소재 단에서 일부 제반 기술이 아직 표준도 정해지지 않아 개발이 힘들다"며 "현재 국내 주요 메모리 업체들과 테스트를 진행하고 있으나, HBM4부터 해당 기술이 적용될 가능성이 명확하지 않은 이유"라고 설명했다. 일례로 하이브리드 본딩 공정은 진공 챔버 내에서 D램 칩에 플라즈마를 조사해, 접합부 표면을 활성화시키는 과정을 거친다. 기존 패키징 공정에서는 쓰이지 않던 기술로, 하이브리드 본딩의 난이도를 높이는 데 기인하고 있다. 시장 측면에서는 제조 비용의 증가가 가장 큰 걸림돌이다. 하이브리드 본딩을 양산화하려면 신규 패키징 설비투자를 대규모로 진행해야 하고, 초기 낮은 수율을 잡기 위한 보완투자가 지속돼야 한다. 실제로 국내 한 메모리 제조업체는 최근 진행한 비공개 NDR(기업설명회)에서 "기존 본딩과 하이브리드 방식 모두 개발 중이지만, 하이브리드 본딩은 단가가 너무 비싸다"고 토로하기도 했다. 결과적으로 메모리 제조업체들은 고객사의 요구 조건을 모두 충족한다는 전제 하에, HBM4에서의 하이브리드 본딩 도입을 가능하다면 피하고 싶어하는 입장이다. 한 반도체 업계 관계자는 "고객사가 요구하는 HBM4 높이의 제한(720마이크로미터)이 풀리면, 공급사로서는 굳이 기존 인프라를 버려가면서까지 기술을 바꿀 이유가 없다"며 "사업적인 측면을 고려하면 당연한 수순"이라고 설명했다. ■ HBM4용 본딩 기술의 향방, '제덱' 협의서 갈린다 이와 관련 업계의 시선은 '제덱(JEDEC)'에 쏠리고 있다. 제덱은 반도체 표준 규격을 제정하는 민간표준기구다. HBM4와 관련한 표준도 이 곳에서 논의되고 있다. 현재 제덱에서는 HBM4의 높이를 720마이크로미터와 775마이크로미터 중 하나를 채택하는 방안이 검토되고 있는 것으로 파악됐다. 표준이 775마이크로미터로 정해지는 경우, 기존 본딩 기술로도 충분히 16단 HBM4를 구현 가능하다는 게 업계 전언이다. 해당 표준안을 정하는 주체로는 메모리 공급사는 물론, HBM의 실제 수요처인 팹리스들도 포함돼 있다. 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 등 메모리 3사는 공급사 입장 상 775마이크로미터를 주장한 것으로 전해진다. 다만 일부 참여 기업이 이견을 제시하면서, 1차 협의는 명확한 결론없이 종료됐다. 현재 업계는 2차 협의를 기다리는 상황이다. 이 협의의 향방에 따라 HBM4를 둘러싼 패키징 생태계의 방향성이 정해질 가능성이 유력하다. 업계 관계자는 "앞으로의 HBM 로드맵을 고려하면 하이브리드 본딩이 중장기적으로 가야할 길이라는 점에는 업계의 이견이 없을 것"이라면서도 "HBM4 자체만 놓고 보면 기존 본딩을 그대로 적용할 수 있는 가능성이 열려 있어, 각 메모리 공급사들이 촉각을 곤두세우는 분위기"라고 밝혔다.

2024.02.21 15:12장경윤

SK하이닉스, 16단 HBM3E 기술 첫 공개…1등 자신감

SK하이닉스가 이달 20일 국제고체회로학회(ISSCC) 2024 컨퍼런스에서 16단으로 쌓아올린 HBM3E 칩 기술을 세계 최초로 공개한다. 고대역폭메모리(HBM) 시장에서 점유율 1위인 SK하이닉스는 선단 기술을 공개함으로써 기술 리더십을 입증할 계획이다. 이달 18일부터 22일까지 미국 샌프란시스코에서 개최되는 ISSCC는 반도체 집적회로 설계 기술의 올림픽으로 불린다. 세계 각국 3000여 명의 반도체 공학인들이 참여해 연구 성과를 공유하는 자리다. SK하이닉스는 ISSCC 2024 기간 중 당일 오전 열리는 메모리 세션에서 단일 스택에서 1280GB/s를 처리할 수 있는 16단 48기가바이트(GB) HBM3E를 업계 최초로 공개한다. 16단은 현존하는 최고층 12단 HBM3E 보다 향상된 기술이다. 앞서 SK하이닉스는 지난해 12단 HBM3E 샘플을 고객사에 공급했고 올해 상반기에 본격 양산할 계획이다. 또 올해 16단 HBM4를 개발해 2026년 양산에 돌입할 예정이다. 이에 앞서 SK하이닉스는 컨퍼런스에서 16단 HBM3E 기술을 먼저 선보인다. HBM은 여러 개의 D램 칩을 TSV(실리콘관통전극) 공정으로 수직 연결해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치 제품이다. HBM은 D램 칩을 쌓을수록 용량이 커진다. 16단은 12단과 동일한 높이에 더 많은 D램 다이를 적층해야 하기 때문에 D램 두께를 얇게 만드는 혁신 기술이 요구된다. 또 D램 칩을 붙이는 과정에서 압력이 가해져 생기는 웨이퍼의 휨 (Warpage) 현상도 방지해야 한다. SK하이닉스는 이런 기술적 난제를 극복하기 위해 3세대 HBM 제품인 HBM2E부터 신공정인 MR-MUF 기술을 적용했고, 지난해 양산에 들어간 12단 HBM3부터는 어드밴스드 MR-MUF(F(Mass Reflow Molded Underfill)를 적용해, 더 작은 크기로 고용량 패키지를 만들어 열방출 성능을 개선했다. SK하이닉스는 이번에 공개하는 16단 HBM3E는 적층을 최적화하기 위해 저전력을 강화한 TSV 설계를 새롭게 적용했다고 밝혔다. 다만, 향후 16단 HBM4에는 새로운 하이브리드 본딩 기술을 적용할 것으로 보인다. 앞서 김춘환 SK하이닉스 부사장은 지난달 코엑스에서 개최된 '세미콘 코리아 2024' 기조연설에서 차세대 메모리 반도체인 HBM4(D램 16단 적층)와 400단 이상 낸드에 하이브리드 본딩을 활용해 상용화한다는 계획을 언급한 바 있다. 하이브리드 본딩은 칩과 기판의 연결 통로인 범프(가교)를 없애고 구리(Cu)로 직접 연결하는 차세대 본딩 기술이다. 이 기술을 사용하면 기존 방식 대비 입·출력(I·O) 수를 획기적으로 늘릴 수 있어 데이터처리 속도가 빨라진다. 한편, SK하이닉스는 올해 HBM에 투자를 아끼지 않는다는 방침이다. 김우현 SK하이닉스 부사장(CFO)은 지난달 말 2023년 4분기 컨퍼런스콜에서 “최근 기업들의 AI 도입과 개인의 AI 수용도 증가로 중장기 HBM 수요는 연평균 60% 수준의 성장을 예상한다”라며 “올해 AI 수요 증가 대응을 위한 선단 공정 제품의 양산 확대와 함께 작년 대비 올해 TSV 캐파를 약 2배 확대할 것”이라고 밝혔다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 AI 수요 확대에 힘입어 HBM 시장은 앞으로 5년간 연평균 최소 40% 성장할 전망이다. 시장조사업체 트렌드포스는 2022년 글로벌 HBM 시장점유율은 SK하이닉스가 50%로 1위를, 2위는 삼성전자(40%), 3위는 마이크론(10%)이 차지했고 올해는 SK하이닉스와 삼성전자 점유율이 47~49%로 엇비슷해지고 마이크론이 3~5%를 기록한다고 내다봤다.

2024.02.14 10:06이나리

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